土的固結(jié)與沉降

土力學(xué)主講人:夏春xcqdj@163.com1*第五章土的壓縮性固結(jié)與地基沉降計(jì)算第一節(jié)概述土體承受的應(yīng)力：①.自重應(yīng)力：一般不引起變形；②.附加應(yīng)力：引起變形。一般土體變形：①.體積變形：縮小與膨脹；②.形狀變形：形狀改變。地基變形主要為：體積縮小，即壓縮變形。2*荷載作用下土體的壓縮性;土的壓縮試驗(yàn)和固結(jié)試驗(yàn);地基最終沉降量的計(jì)算;

土的變形與時(shí)間關(guān)系(一維固結(jié)理論)。主要內(nèi)容:重點(diǎn)：土的壓縮性和壓縮性指標(biāo)的確定;計(jì)算基礎(chǔ)沉降的分層總和法和規(guī)范法;了解固結(jié)原理和固結(jié)隨時(shí)間變化的概念.3*一、土壓縮性主要特點(diǎn)：土壓縮性主要是孔隙體積減少引起的，土顆粒和水壓縮性極小，可忽略不計(jì)；但水沿孔隙排出，也會(huì)引起土體體積減少，發(fā)生壓縮。飽和粘土中土體受壓，孔隙水排出引起的壓縮過(guò)程，需要一定時(shí)間。土體壓縮隨時(shí)間增長(zhǎng)的過(guò)程叫土的固結(jié)。飽和非粘性土中土透水性好，壓縮過(guò)程時(shí)間很短。二、地基沉降包括兩方面內(nèi)容：絕對(duì)沉降量的大小，即最終沉降量；沉降與時(shí)間的關(guān)系。4*土具有壓縮性荷載作用地基發(fā)生沉降荷載大小土的壓縮特性地基厚度一致沉降（沉降量）差異沉降（沉降差）建筑物上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力影響結(jié)構(gòu)物的安全和正常使用概述土的特點(diǎn)（碎散、三相）沉降具有時(shí)間效應(yīng)－沉降速率5*工程實(shí)例問(wèn)題：沉降2.2米，且左右兩部分存在明顯的沉降差。左側(cè)建筑物于1969年加固。墨西哥某宮殿左部：1709年；右部：1622年；地基：20多米厚的粘土6*地基的沉降及不均勻沉降（墨西哥城）工程實(shí)例7*基坑開(kāi)挖，引起陽(yáng)臺(tái)裂縫8*比薩斜塔地基的不均勻沉降9*三、地基土產(chǎn)生壓縮的原因⑴外因①建筑物荷載作用。這是普遍存在的因素。②地下水位大幅度下降。相當(dāng)于施加大面積荷載③施工影響，基槽持力層土的結(jié)構(gòu)擾動(dòng).④振動(dòng)影響，產(chǎn)生震沉。⑤溫度變化影響，如冬季冰凍，春季融化⑥浸水下沉，如黃土濕陷，填土下沉。10*⑵內(nèi)因土是三相體，土體受外力引起的壓縮包括三部分:①固相礦物本身壓縮，極小，物理學(xué)上有意義，對(duì)建筑工程來(lái)說(shuō)無(wú)意義；②土中液相水的壓縮，在一般建筑工程荷載σ＝（100～600）Kpa作用下，很小，可忽略不計(jì)；③土中孔隙的壓縮，土中水與氣體受壓后從孔隙中擠出，使土的孔隙減小。土體的壓縮變形主要是由于孔隙減小引起的。上述因素中，建筑物荷載作用是主要外因，通過(guò)土中孔隙的壓縮這一內(nèi)因發(fā)生實(shí)際效果。11*第2節(jié)土的壓縮試驗(yàn)和壓縮指標(biāo)

土的壓縮性：土在壓力作用下體積縮小的特性。由于一般壓力作用下，土粒（土的固相）和水（土的液相）的壓縮量與土的總壓縮量相比十分微小，故可近似認(rèn)為土粒和水是不可壓縮的。土的壓縮源于土孔隙體積減少（氣體壓縮、氣體排出、孔隙水的排出）。飽和土由土粒和水組成，當(dāng)其被壓縮時(shí)，隨著孔隙體積的減少，土中孔隙水被排出。在荷載作用下，飽和土體中產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，在排水條件下，隨著時(shí)間發(fā)展，土體中水被排出，超靜孔隙水壓力逐步消散，土體中有效應(yīng)力逐步增大，直至超靜孔隙水壓力完全消散，這一過(guò)程稱(chēng)為固結(jié)。12*一、壓縮試驗(yàn)和壓縮曲線(xiàn)㈠、壓縮試驗(yàn)13*內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石試樣傳壓板百分表施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定逐級(jí)加大荷載測(cè)定：軸向應(yīng)力軸向變形試驗(yàn)結(jié)果：一、側(cè)限壓縮試驗(yàn)14*一、壓縮試驗(yàn)和壓縮曲線(xiàn)一、室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)

用環(huán)刀取原狀土，土在環(huán)刀中不可能產(chǎn)生橫向(側(cè)向)變形，∴叫側(cè)限壓縮試驗(yàn)。環(huán)刀：①內(nèi)徑：6.18cm、8cm②面積：30cm2、50cm2③高度：2cm

試驗(yàn)加載：P=50、100、200、300、400kPa；加載時(shí)限：每級(jí)24h或0.005mm/h，認(rèn)為變穩(wěn)定。實(shí)際工程中為了減少試驗(yàn)量，每級(jí)只恒載1～2h，最后一級(jí)恒載24h，結(jié)果需較正——按快速壓縮試驗(yàn)法修正。15*16*一、壓縮試驗(yàn)和壓縮曲線(xiàn)如果e0、e已知，可由下式求出△H：即沉降計(jì)算基本公式：由第二章可知：∵ρs、ρ、ω0均可實(shí)測(cè)，∴e0可知?！摺鱄也可實(shí)測(cè)，∴e也可知于是可在不同P級(jí)下，求不同的P對(duì)應(yīng)的e值，可繪出e—p曲線(xiàn)、e—lgp曲線(xiàn)。如果e0、e已知，可求出△H：17*

為求土樣壓縮穩(wěn)定后的孔隙比，利用受壓前后土粒體積不變和土樣橫截面積不變的兩個(gè)條件，得出受壓前后土粒體積(見(jiàn)上圖)：

只要測(cè)定土樣在各級(jí)壓力作用下的穩(wěn)定壓縮量后，就可按上式算出相應(yīng)的孔隙比e，從而繪制土的壓縮曲線(xiàn)。㈠、壓縮試驗(yàn)18*㈠、壓縮試驗(yàn)壓縮曲線(xiàn)可按兩種方式繪制，一種是采用普通直角座標(biāo)繪制的曲線(xiàn)，

在常規(guī)試驗(yàn)中，一般按50、100，200，300，400kPa五級(jí)加荷。另一種的橫座標(biāo)則取的常用對(duì)數(shù)取值，即采用半對(duì)數(shù)直角座標(biāo)紙繪制成曲線(xiàn)，試驗(yàn)時(shí)以·較小的壓力開(kāi)始，采取小增量多級(jí)加荷，并加到較大的荷載(例如1000kPa)為止.19*壓縮曲線(xiàn)的繪制方式e-σ′曲線(xiàn)e-lgσ′曲線(xiàn)01002003004000.91.0ee-σ′曲線(xiàn)20*㈡、土的壓縮曲線(xiàn)和壓縮性指標(biāo)1.土的壓縮曲線(xiàn)是室內(nèi)土的壓縮試驗(yàn)得出的成果，是土的孔隙比與土所受壓力的關(guān)系曲線(xiàn)。壓縮曲線(xiàn)可按兩種方式繪制，一種為e~p曲線(xiàn)；一種為e~lgp曲線(xiàn)。2.土的壓縮性指標(biāo)

(1)土的壓縮系數(shù)a

由e~p曲線(xiàn)得到。

a.切線(xiàn)斜率的絕對(duì)值（理論上的，反映某壓力下土的壓縮性）。21*㈡、土的壓縮曲線(xiàn)和壓縮性指標(biāo)b.割線(xiàn)斜率的絕對(duì)值（實(shí)用上的，反映某一壓力范圍內(nèi)土的壓縮性）。為了便于應(yīng)用，通常采用壓力由p1=100kPa增加到p2=200kPa時(shí)所得到的壓縮系數(shù)a1-2。

壓縮系數(shù)越大，反映土的壓縮性越高。22*壓縮性不同的土，其曲線(xiàn)的形狀是不一樣的。曲線(xiàn)愈陡，說(shuō)明隨著壓力的增加，土孔隙比的減小愈顯著，因而土的壓縮性愈高，所以，曲線(xiàn)上任一點(diǎn)的切線(xiàn)斜率a就表示了相應(yīng)于壓力p作用下土的壓縮性：

土的壓縮性可用圖中割線(xiàn)的斜率表示設(shè)割線(xiàn)與橫座標(biāo)的夾角為a，則:

㈡、土的壓縮曲線(xiàn)和壓縮性指標(biāo)23*

為了便于應(yīng)用和比較，通常采用壓力間隔由增加到時(shí)所得的壓縮系數(shù)來(lái)評(píng)定土的壓縮性。＜0.1Mpa-1低壓縮性土；

0.1≤＜0.5Mpa-1中壓縮性土；

≥0.5Mpa-1高壓縮性土。㈡、土的壓縮曲線(xiàn)和壓縮性指標(biāo)24*㈡、土的壓縮曲線(xiàn)和壓縮性指標(biāo)試驗(yàn)過(guò)程：逐級(jí)加載，記錄相應(yīng)e、p值；逐級(jí)卸載，記錄相應(yīng)e、p值；逐級(jí)加載，記錄相應(yīng)e、p值；作曲線(xiàn)e-p或e-lgp；室內(nèi)壓縮試驗(yàn)e-lgp曲線(xiàn)及有關(guān)指標(biāo)：

在e-lgp曲線(xiàn)中，壓力較大部分近似為直線(xiàn)，與e-p曲線(xiàn)相比是其優(yōu)點(diǎn)。加載等級(jí)一般為：12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa。繪制曲線(xiàn)e-lgp(或e-p)25*㈡、土的壓縮曲線(xiàn)和壓縮性指標(biāo)⑶、壓縮指數(shù)Cc

隨著高層建筑的興建和重型設(shè)備的發(fā)展，常規(guī)側(cè)限壓縮儀的壓力范圍太小，可采用高壓固結(jié)儀，最高壓力可達(dá)3200Kpa。高壓固結(jié)儀試驗(yàn)原理與試驗(yàn)方法同常規(guī)固結(jié)儀，試樣面積由50mm2改為30mm2,加壓杠桿比由1:10提高為1:12。試驗(yàn)結(jié)果以孔隙比e

為縱坐標(biāo)，以對(duì)數(shù)坐標(biāo)為橫坐標(biāo)表示㏒p，繪制e－㏒p曲線(xiàn)。此曲線(xiàn)開(kāi)始一段呈曲線(xiàn)，其后很長(zhǎng)一段為直線(xiàn)，即曲線(xiàn)的斜率相同，便于應(yīng)用。此直線(xiàn)段的斜率稱(chēng)為壓縮指數(shù)Cc。26*㈡、土的壓縮曲線(xiàn)和壓縮性指標(biāo)壓縮指數(shù)Cc，即：27*㈡、土的壓縮曲線(xiàn)和壓縮性指標(biāo)壓縮指數(shù)Cc↑，土的壓縮性越大。一般土的壓縮指數(shù)Cc：Cc＜0.2低壓縮性土；0.2≤Cc≤0.4中壓縮性土；Cc＞0.4高壓縮性土；回彈指數(shù)Ce(再壓縮指數(shù))：回彈指數(shù)Ce指：回彈曲線(xiàn)與再壓縮曲線(xiàn)的平均斜率。一般Ce＜＜Cc；粘土Ce≈(0.1～0.2)Cc。

28*㈡、土的壓縮曲線(xiàn)和壓縮性指標(biāo)(4)、壓縮模量(側(cè)限壓縮模量)

根據(jù)曲線(xiàn)，可以求算另一個(gè)壓縮性指標(biāo)——壓縮模量。它的定義是土在完全側(cè)限條件下的豎向附加壓應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽恐戎?。土的壓縮模量可根據(jù)下式計(jì)算：亦稱(chēng)側(cè)限壓縮模量，以便與一般材料在無(wú)側(cè)限條件下簡(jiǎn)單拉伸或壓縮時(shí)的彈性模量相區(qū)別。

Es越小，表示土的壓縮性越高。29*30*(5)土的回彈曲線(xiàn)和再壓縮曲線(xiàn)31*32*三、土的壓縮性原位測(cè)試1、試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法33*三、土的壓縮性原位測(cè)試⑴選擇有代表性的部位⑵開(kāi)挖試坑，深度d,寬度B≥3b；注意保持原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度。⑶加載裝置與方法⑷加載標(biāo)準(zhǔn)①p1=γD②二級(jí)后，每級(jí)：松軟pi=10～15（25）kPa,堅(jiān)實(shí)土pi=50kPa.③加荷≥8級(jí)，Σpi≥2p設(shè)計(jì)。逐級(jí)加載，每加一級(jí)pi記錄相應(yīng)的沉降量s，繪制p-s曲線(xiàn)，直到終止加載。

34*三、土的壓縮性原位測(cè)試試驗(yàn)步聚：分級(jí)加載：軟土每級(jí)10～15（25）kPa，硬土每級(jí)50kPa，不少于8級(jí)；每隔一定時(shí)間讀取數(shù)據(jù)(p-s)，10、10、15、15min后，每30min；下列情況之一停止加載：Ⅰ.承壓板邊周?chē)撩黠@擠出或裂紋；Ⅱ.土沉降急劇加大；Ⅲ.每級(jí)荷載下，24h內(nèi)沉降達(dá)不到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：s/b＜0.6

前三種情況之一時(shí)，對(duì)應(yīng)的前一級(jí)荷載定為極限荷載pu。35*載荷試驗(yàn)結(jié)果⑴繪(p-s)曲線(xiàn)⑵繪(s-t)曲線(xiàn)36*三、土的壓縮性原位測(cè)試壓密階段：直線(xiàn)變形階段；

p＜pcrPcr點(diǎn)對(duì)應(yīng)—臨塑荷載、比例界限荷載；Pu點(diǎn)對(duì)應(yīng)—極限荷載；設(shè)計(jì)時(shí)采用容許承載力：k—安全系數(shù)，一般取2～3；37*三、土的壓縮性原位測(cè)試局部剪裂階段：

pcr＜

p＜pu隨△p增量相同，s↑加大。地基土在板底下發(fā)生剪裂，出現(xiàn)塑性區(qū)。完全破壞階段：p＞pus↑急劇增加，塑性區(qū)連成片，形成滑動(dòng)面，地基完全破壞，失去穩(wěn)定。地基承載力的確定：理論公式法；現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)法；規(guī)范法。在該試驗(yàn)法中還常做卸載試驗(yàn)，以取得回彈曲線(xiàn)和殘余變形38*三、土的壓縮性原位測(cè)試地基土的變形模量⑴定義——地基土的變形模量，指無(wú)側(cè)限情況下單軸受壓時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變之比。如前所述，土的變形中包括彈性變形與殘留變形兩部分。因此，與一般彈性材料的彈性模量相區(qū)別，土體的應(yīng)力與應(yīng)變之比稱(chēng)變形模量或總變形模量。⑵計(jì)算公式——借用彈性理論計(jì)算沉降的公式，應(yīng)用載荷試驗(yàn)結(jié)果p-s曲線(xiàn)進(jìn)行反算。①?gòu)椥岳碚摮两涤?jì)算公式。在彈性理論中，當(dāng)集中力P作用在半無(wú)限直線(xiàn)變形體表面，引起地表任意點(diǎn)的沉降為：39*三、土的壓縮性原位測(cè)試計(jì)算公式①?gòu)椥岳碚摮两涤?jì)算公式。公式通過(guò)積分，可得均布荷載下地基沉降公式：式中s---地基沉降量，cm;

p---均勻荷載，Kpa;B---矩形荷載的短邊或圓形荷載的直徑，cm;ω---沉降系數(shù)：剛性方形荷板ω＝0.88，剛性圓形荷板ω＝0.79；

E---地基土的變形模量，Mpa;μ---地基土的泊松比。(3.18)(3.19)40*三、土的壓縮性原位測(cè)試土的變形模量E0p-s曲線(xiàn)中，o-Pcr段為直線(xiàn)，p較小時(shí)可按彈性理論計(jì)算E0：b—荷載板寬度或直徑；ν—土的泊松比，砂土0.2～0.3、粘土0.25～0.45，查表；ωr——沉降影響系數(shù)，剛性荷載板：方板ωr=0.88、圓板ωr=0.79。p-s曲線(xiàn)中不出現(xiàn)起始直線(xiàn)時(shí)：高壓縮性土取s=0.02b低壓縮性土取s=0.01～0.015b。41*三、土的壓縮性原位測(cè)試彈性模量及試驗(yàn)測(cè)定：

1.彈性模量：正應(yīng)力與可恢復(fù)正應(yīng)變的比值。有時(shí)高層建筑中風(fēng)荷載作用下：按壓縮模量和變形模量計(jì)算變形可能偏大。風(fēng)荷載是瞬時(shí)重復(fù)荷載，土中孔隙水來(lái)不及排出，土中體積變形瞬間來(lái)不及發(fā)生荷載已結(jié)束，而發(fā)生的部分變形又可恢復(fù)，此時(shí)用彈性模量較合理。飽和粘土地基瞬時(shí)加載產(chǎn)生的瞬時(shí)沉降時(shí)，也應(yīng)采用彈性模量。42*三、土的壓縮性原位測(cè)試試驗(yàn)方法：三軸儀三軸重復(fù)壓縮試驗(yàn)(靜力法)測(cè)得的是靜彈模。實(shí)驗(yàn)步聚：⑴.取不擾動(dòng)土樣，施加：σ3圍壓→固結(jié)后不排水→△σ豎向壓力。σ3取有效自重應(yīng)力σC；⑵.不排水情況下施加△σ△σ取附加應(yīng)力σz。以上重復(fù)若干次。Ei—初始切線(xiàn)模量；Er—再加荷模量，取最大軸向壓力一半時(shí)的切線(xiàn)模量，一般循環(huán)5～6次Er便趨于穩(wěn)定值。43*關(guān)于三種模量的討論：壓縮模量Es、變形模量E0、彈性模量E。壓縮模量Es：完全側(cè)限條件下正應(yīng)力與正變△p/△ε之比。用于計(jì)算最終沉降量。變形模量E0：現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)得到的，側(cè)向可自由膨脹下△p/△ε之比。彈性理論法估算最終沉降量有很大的近似性，應(yīng)變△ε為總應(yīng)變，包括彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變。彈性模量E：由室內(nèi)三軸儀試驗(yàn)測(cè)得，分靜三軸和動(dòng)三軸兩種方法，所以又分靜彈模和動(dòng)彈模。應(yīng)變△ε只包括彈性應(yīng)變，用初始瞬時(shí)沉降估算。44*關(guān)于三種模量的討論：理論上可以計(jì)算壓縮模量Es與變形模量E0的關(guān)系：側(cè)限條件下：k0——側(cè)壓力系數(shù)，由試驗(yàn)或查表選用。利用廣義虎克定律：將代入上式得：或γ——泊松比45*將代入上式得整理：由于0≤γ≤0.5；∴0≤β≤1理論上0≤β()≤1，——是基于彈性理論。但由于土是彈塑性體，及現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)條件復(fù)雜因素影響，則非如此.甚至β()≥2關(guān)于三種模量的討論：46*關(guān)于三種模量的討論：.47*試驗(yàn)方法分析室內(nèi)試驗(yàn)：操作簡(jiǎn)單、保持原狀土困難，并且是側(cè)限條件下進(jìn)行?！嘟Y(jié)果(指標(biāo))及壓縮規(guī)律有局限性和近似性。現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)：優(yōu)點(diǎn)：與實(shí)際情況更接近，避免土應(yīng)力釋放和擾動(dòng)；缺點(diǎn)：儀器苯重，操作復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高，荷載板尺寸較小，它只能反映板下2～3倍板寬或直徑深的土的性質(zhì)。其他方法：

如用旁壓試驗(yàn)、觸探試驗(yàn)等現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定E0。48*第四節(jié)地基沉降計(jì)算一、彈性理論法計(jì)算沉降基本假定：土體為均質(zhì)、各向同性的、線(xiàn)彈性的半無(wú)限體。本節(jié)彈性理論計(jì)算是基于布辛奈斯克位移解。1.點(diǎn)荷載作用下地表沉降

近似計(jì)算：s——集中力Q作用點(diǎn)地表任意點(diǎn)沉降量；r——集中力Q作用點(diǎn)與地表沉降點(diǎn)的距離；γ——泊松比；E——彈性模量(估算粘土瞬時(shí)沉降)或變形模量(估算最終沉降量)。適用條件：沉降點(diǎn)離荷載作用點(diǎn)距離與荷載作用面相比較大時(shí)采用。49*2.絕對(duì)柔性基礎(chǔ)：抗彎剛性—→0，無(wú)抗彎曲能力。50*3.絕對(duì)剛性基礎(chǔ)基礎(chǔ)剛度→∞，受彎后不發(fā)生彎曲變形，基礎(chǔ)底面受力后不變形，上部傳遞基礎(chǔ)的荷載可用合力表示。⑴.中心荷載作用下：基礎(chǔ)各點(diǎn)沉降相等，據(jù)此理論：①.圓形基礎(chǔ)沉降：d——基礎(chǔ)直徑；ωt——?jiǎng)傂曰A(chǔ)沉降影響系數(shù)

51*3.絕對(duì)剛性基礎(chǔ)②.矩形基礎(chǔ)：

⑵.偏心荷載作用下：基礎(chǔ)主要產(chǎn)生沉降和傾斜。①圓形基礎(chǔ)：②矩形基礎(chǔ)：

e——偏心距；b——偏心方向邊長(zhǎng)；k——系數(shù)，52*1、基本假定和基本原理單向壓縮分層總和法是一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)性方法。二、地基最終沉降量分層總和法（a）假設(shè)基底壓力為線(xiàn)性分布（b）附加應(yīng)力用彈性理論計(jì)算（c）只發(fā)生單向沉降（d）只計(jì)算固結(jié)沉降，不計(jì)瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降（e）將地基分成若干層，認(rèn)為整個(gè)地基的最終沉降量為各層沉降量之和：53*二、分層總和法計(jì)算最終沉降：㈠、根據(jù)上述假定：⒈一般基礎(chǔ)只計(jì)算基底中心點(diǎn)的沉降，對(duì)大基礎(chǔ)取基底若干點(diǎn)計(jì)算取平均值；⒉對(duì)分層土，基底平均沉降量為各分層土豎向壓縮量△si之和；⒊計(jì)算△si

時(shí)，認(rèn)為地基只在豎向產(chǎn)生變形，沒(méi)有側(cè)向變形，可利用室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)成果進(jìn)行計(jì)算。54*計(jì)算步驟：d地面基底pp0d自重應(yīng)力附加應(yīng)力沉降計(jì)算深度sziziHi二、分層總和法計(jì)算最終沉降⒈地基分層：①.成層土層面；②.地下水水面。分層厚度：不宜大于0.4b或1～2m，分層太厚誤差較大。計(jì)算步聚：55*二、分層總和法計(jì)算最終沉降⒉計(jì)算各分層界面處土自重應(yīng)力：從天然地面算起，地下水以下取有效重度。⒊計(jì)算各分層界面處基底中心豎向附加應(yīng)力。按4章方法計(jì)算。⒋計(jì)算深度：地基深度下限：；對(duì)高壓縮性土：56*二、分層總和法計(jì)算最終沉降⒌計(jì)算各分層土的壓縮量△si：

由前內(nèi)容可知：

(1)

由于∴代入(1)式中得：

由于代入上式：

57*二、分層總和法計(jì)算最終沉降

——i分層土自重應(yīng)力平均值()對(duì)應(yīng)的孔隙比；

——i分層土自重應(yīng)力平均值()與附加應(yīng)力平均值之和對(duì)應(yīng)的孔隙比；⒍計(jì)算基礎(chǔ)的平均沉：

58*二、分層總和法計(jì)算最終沉降㈢、簡(jiǎn)單討論⒈分層總和法假定土不發(fā)生側(cè)向變形，只發(fā)生豎向變形，適用土層厚與基底荷載面積相比很溥時(shí)較接近。其基底及巖層摩擦阻力使土側(cè)向變形很小。⒉假定土不發(fā)生側(cè)向變形計(jì)算結(jié)果偏?。换字行狞c(diǎn)下地基附加應(yīng)力計(jì)算平均沉降值偏大。二者一定程度上可以互為彌補(bǔ)。⒊相鄰荷載對(duì)基礎(chǔ)沉降影響，將相鄰荷載對(duì)本基礎(chǔ)中心下各分層處引起的附加應(yīng)力，疊加到基礎(chǔ)本身引起的附加應(yīng)力中去進(jìn)行計(jì)算。⒋大面積開(kāi)挖時(shí)，挖較深、暴露時(shí)間較長(zhǎng)、地基土有足夠的回彈量。當(dāng)基底達(dá)到原自重應(yīng)力時(shí)也會(huì)發(fā)生再壓縮沉降。簡(jiǎn)化處理時(shí)一般附加應(yīng)力?。?≤≤1，小基坑再壓縮量小，取1；10m寬以上大基坑，一般取0。59*三、應(yīng)力面積法(規(guī)范法)計(jì)算最終沉降量㈠、計(jì)算公式：⒈基本公式的推導(dǎo)：于是用應(yīng)力面積表示：將代入上式中得：

60*三、應(yīng)力面積法(規(guī)范法)計(jì)算最終沉降量基礎(chǔ)平面總沉降量：n——計(jì)算深度范圍劃分的土層數(shù)；p0——基底附加壓力；、——平均豎向附加應(yīng)力系數(shù)。由l/b、z/b查表61*三、應(yīng)力面積法(規(guī)范法)計(jì)算最終沉降量⒉沉降計(jì)算深度Zn的確定：①.按規(guī)范要求應(yīng)附合：

——為△z厚土層壓縮量；△z——由b查表，直到計(jì)算深度滿(mǎn)足上式要求止。②.當(dāng)無(wú)相鄰基礎(chǔ)影響，基礎(chǔ)寬度在1～30m時(shí)，也可按下式簡(jiǎn)化公式計(jì)算：③.計(jì)算深度內(nèi)有巖石時(shí)，zn取巖石表面。62*《規(guī)范法》地基沉降計(jì)算簡(jiǎn)圖：63*三、應(yīng)力面積法(規(guī)范法)計(jì)算最終沉降量⒊沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：規(guī)范規(guī)定：上述公式應(yīng)乘一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ψs，以提高計(jì)算準(zhǔn)確度。

ψs——定義為觀測(cè)推算沉降量s與計(jì)算沉降量之比。一般根據(jù)地區(qū)觀測(cè)資料及經(jīng)驗(yàn)確定，也可按p93表5-3

64*三、應(yīng)力面積法(規(guī)范法)計(jì)算最終沉降量㈡、與分層總和法比較⒈分層少，一般按天然土層劃分，使計(jì)算簡(jiǎn)化合理，分層總和法分層厚度大，誤差也大。⒉沉降計(jì)算深度zn較分層總和法合理；⒊提出沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ψs，ψs是從大量工程實(shí)踐資料中數(shù)理統(tǒng)計(jì)得出，綜合反映了許多因素，因此應(yīng)用面積法更接近工程實(shí)際。65*

四、應(yīng)力歷史

沉積土層的應(yīng)力歷史天然土層在歷史上所經(jīng)受過(guò)的包括自重壓力和其他荷載作用形成的最大豎向有效固結(jié)壓力，稱(chēng)為先期（前期）固結(jié)壓力，常用pc表示。通常將地基中土體的先期固結(jié)壓力與現(xiàn)有上覆土層壓力之比定義為超固結(jié)比OCR。66*根據(jù)OCR的大小，可對(duì)土所處的不同固結(jié)狀態(tài)進(jìn)行劃分。OCR>1超固結(jié)狀態(tài)=1正常固結(jié)狀態(tài)<1欠固結(jié)狀態(tài)四、應(yīng)力歷史67*四、應(yīng)力歷史土體的加荷與卸荷，對(duì)粘性土的壓縮性影響十分顯著。因此把粘性土地基按歷史上曾受過(guò)的最大壓力與現(xiàn)在所受的土的自重壓力相比較，可分為以下3種類(lèi)型：

1、正常固結(jié)土——指土層歷史上所經(jīng)受的最大壓力等于現(xiàn)有覆蓋土自重壓力。(σc=σcz)2、超固結(jié)土——土層歷史上曾經(jīng)受過(guò)大于現(xiàn)有覆蓋土重的前期固結(jié)壓力。(σc=γ‘h，σcz=γ‘Z

σc>σcz

)3、欠固結(jié)土——土層在目前的土重下尚未達(dá)到完全固結(jié)，土層的實(shí)際固結(jié)壓力小于現(xiàn)有土層自重壓力。(σc<σcz

)68*四、應(yīng)力歷史69*70*正常固結(jié)粘性土的現(xiàn)場(chǎng)原始曲線(xiàn)1、前期固結(jié)壓力的確定對(duì)室內(nèi)壓縮曲線(xiàn)進(jìn)行修正，使地基沉降計(jì)算更準(zhǔn)確。

卡薩格蘭德建議的經(jīng)驗(yàn)法。確定F點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即為前期固結(jié)壓力。71*五、不同變形階段沉降計(jì)算方法荷載作用下地基沉降：透水性大的無(wú)粘性土，壓縮過(guò)程很短；透水性小的粘性土，壓縮過(guò)程很長(zhǎng)。施工期沉降：①.無(wú)粘性土——基本結(jié)束。②.低壓縮性土——完成50%～80%。③.中壓縮性土——完成20%～40%。④.高壓縮性土——完成5%～20%。飽和粘性土沉降由三部分組成：

——瞬時(shí)沉降，初始沉降、不排水沉降；

——固結(jié)沉降，主固結(jié)沉降、沉降主要部分；

——次固結(jié)沉降，蠕變沉降。72*五、不同變形階段沉降計(jì)算方法三維應(yīng)力狀態(tài)下，按變形機(jī)理，地基土體的總沉降可以分成三部分：瞬時(shí)沉降，固結(jié)沉降，次固結(jié)沉降。73*五、不同變形階段沉降計(jì)算方法總沉降：S=Sd+Sc+Ss

⑴瞬時(shí)沉降sd——瞬時(shí)沉降，初始沉降、不排水沉降，地基受荷后立即發(fā)生的沉降。⑵固結(jié)沉降sc——地基受荷后產(chǎn)生的附加應(yīng)力，使土體的孔隙壓縮而產(chǎn)生的沉降，主固結(jié)沉降、沉降主要部分。⑶次固結(jié)沉降ss—地基受荷后經(jīng)歷很長(zhǎng)時(shí)間。土體中超孔隙水壓力已完全消散，有效應(yīng)力不變的情況下，由土的固體骨架長(zhǎng)時(shí)間緩慢蠕變所產(chǎn)生的沉降。74*2、地基瞬時(shí)沉降計(jì)算施加荷載后瞬時(shí)發(fā)生的，時(shí)間很短，孔隙水來(lái)不及排出，沒(méi)有體積變形，只有剪應(yīng)力引起土側(cè)向劑出的體積變形。按彈性理論公式：

式中：μ—土泊松比，假定土體體積不可壓縮，取0.5；E——地基土的變形模量，采用三軸壓縮試驗(yàn)初始切線(xiàn)模量Ei或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際荷載下再加荷模量Er

ω——沉降系數(shù)，剛性方形取0.8，剛性圓形取0.79；

B——矩形荷載的短邊；

p——均勻荷載。75*3、固結(jié)沉降(主固結(jié)沉降)地基土在荷載作用下，孔隙體積減少引起的沉降是粘性土沉降的主要部分。實(shí)用計(jì)算方法——分層總和法。分層總和法：是單向壓縮假定，即側(cè)限假定。是按一維問(wèn)題考慮。與二、三維應(yīng)力狀態(tài)不符，但二、三維壓縮指標(biāo)確定困難。目前還很難嚴(yán)格按二、三維應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算固結(jié)沉降。76*4、次固結(jié)沉降是指超靜水壓力消散為0，有效應(yīng)力不變，隨時(shí)間繼續(xù)發(fā)生的沉降。這部分沉降——是土骨架發(fā)生的徐變：蠕變。次固結(jié)引起的孔隙比變化近似為直線(xiàn)：

—次固結(jié)系數(shù)，與天然含水量有關(guān)，一般=0.018ω(天然含水量)

t——次固結(jié)沉降時(shí)間，從加載時(shí)計(jì)起

t1——主固結(jié)沉降時(shí)間，t＞t1

次固結(jié)沉降量：77*4、次固結(jié)沉降

sd、ss、sc沉降不能截然分開(kāi)，只是某一時(shí)間內(nèi)以某一種沉降為主。土質(zhì)不同三種沉降相對(duì)大小及時(shí)間也不同。如：砂土：沉降一般在加載瞬時(shí)完成，瞬時(shí)sd、主固結(jié)sc難以分開(kāi)；飽和軟粘土：瞬時(shí)sd占30%～40%，次固結(jié)ss往往不重要；含有機(jī)質(zhì)的軟粘土：不能不考慮次固結(jié)的沉降。78*第五節(jié)飽和粘性土地基沉降與時(shí)間的關(guān)系⑴.飽和粘性土固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，重要的建筑物要研究沉降與時(shí)間的關(guān)系；⑵.砂土、碎石土滲透性大，固結(jié)沉降時(shí)間短，一般施工完固結(jié)變形基本結(jié)束；⑶.一般粘土，四、五層以上建筑允許沉降10cm左右，超過(guò)此值易產(chǎn)生裂縫；⑷.沿海軟土地區(qū)，固結(jié)沉降很慢，∴允許沉降可達(dá)20cm，甚至更大；⑸.厚飽和軟粘土，固結(jié)沉降需幾年，甚至幾十年能完成；⑹.實(shí)踐中一般只考慮粘性土和粉土的變形與時(shí)間關(guān)系。79*一、飽和土的有效應(yīng)力原理：作用力p使土孔隙比由e1變至e2，該壓力為有效應(yīng)力σ’。圖中：由于水自重應(yīng)力不會(huì)引起孔隙比e及各種力學(xué)特性(如抗剪強(qiáng)度)的變化。所以由水引起的壓力μ稱(chēng)中性壓力——即孔隙水壓力。飽和土體某截面的總正應(yīng)力：μ—變化不會(huì)引起土的抗剪強(qiáng)度變化，不引起變形，孔隙比也不變；σ’—增大，將提高土的抗剪強(qiáng)度變化，引起土的變形。

80*一、飽和土的有效應(yīng)力原理圖中z深處測(cè)壓管水頭為：z處孔隙壓力：z處水平面總正壓力：z處水平面有效力：

——為飽和粘土浮重度，即有效重度。81*土力學(xué)中非常重要的有效應(yīng)力原理：⑴.飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力:

總應(yīng)力=有效應(yīng)力+孔隙壓力；⑵.土的強(qiáng)度及變形變化只取決于有效應(yīng)力的變化。82*二、飽和土的滲流固結(jié)當(dāng)活塞作用力P時(shí)：⑴.t=0時(shí)刻，水未來(lái)得及排出，彈簧未來(lái)得及變形，彈簧未受力，P力由水承擔(dān)，提高了水的壓力μ；⑵.t＞0時(shí)刻，活塞下降過(guò)程中，水從小孔中排出，彈簧變形，P力一部分由彈簧承擔(dān)σ，，一部分由水承擔(dān)μ，且σ，↑，μ↓；⑶.t→∞時(shí)，活塞停止下降，此刻，μ=0，σ，=P。這個(gè)模型可以模擬飽和粘土的滲流固結(jié)過(guò)程。83*二、飽和土的滲流固結(jié)1、飽和土體滲流固結(jié)過(guò)程：飽和土體受荷產(chǎn)生壓縮（固結(jié)）過(guò)程包括：⑴土體孔隙中自由水逐漸排出；⑵土體孔隙體積逐漸減小；⑶孔隙水壓力逐漸轉(zhuǎn)移到土骨架來(lái)承受，成為有效應(yīng)力。上述三個(gè)方面為飽和土體固結(jié)作用：排水、壓縮和壓力轉(zhuǎn)移，三者同時(shí)進(jìn)行的一個(gè)過(guò)程。2、滲流固結(jié)力學(xué)模型⑴t=0時(shí)，u=σ，σ’=0⑵t=t1時(shí)，σ’+u=σ⑶t=∞時(shí)，σ’=σ，u=084*二、飽和土的滲流固結(jié)兩種應(yīng)力在深度上隨時(shí)間的分布

實(shí)際工程土體的有效應(yīng)力σ‘與孔隙水壓力u的變化，不僅與時(shí)間t有關(guān)，還與該點(diǎn)離透水面的距離Z有關(guān)，即孔隙水壓力u是距離Z和時(shí)間t的函數(shù)：⑴當(dāng)t=0，u=σ，σ’=0,圖右端豎直線(xiàn)。⑵t=t1，σ=σ’+u,中部曲線(xiàn)。⑶t→∞，u=0,σ’=σ,圖中左側(cè)豎直線(xiàn)所示。u=f(z,t)85*飽和粘土地面瞬時(shí)大面積堆載情況：地基中各點(diǎn)應(yīng)力σz=P。⑴.加載一瞬間t=0，P完全由空隙水壓力承擔(dān)，

即：土骨架不受力；⑵.隨水排出，μ↓，μ→=0，此時(shí)：86*三、太沙基一維固結(jié)理論為求飽和土層在滲透固結(jié)過(guò)程中任意時(shí)間的變形，通常采用太沙基(K.Terzaghi，1925)提出的一維固結(jié)理論進(jìn)行計(jì)算。其適用條件為荷載面積遠(yuǎn)大于壓縮土層的厚度，地基中孔隙水主要沿豎向滲流。對(duì)于堤壩及其地基，孔隙水主要沿二個(gè)方向滲流，屬于二維固結(jié)問(wèn)題，對(duì)于高層房屋地基，則應(yīng)考慮三維固結(jié)問(wèn)題。太沙基針對(duì)一維固結(jié)的情況。87*三、太沙基一維固結(jié)理論88*三、太沙基一維固結(jié)理論㈠、基本假定：⒈土是均質(zhì)的、完全飽和的；⒉土粒和水是不可壓縮的；⒊土的壓縮和土中水滲流只沿豎向發(fā)生，是一維的；⒋土中水的滲流服從達(dá)西定律，滲流系數(shù)k保持不變；⒌孔隙比的變化與有效應(yīng)力變化成正比，壓縮系數(shù)保持不變；⒍外荷是一次瞬間施加的；7.土體變形完全是孔隙水壓力消散引起的。89*三、太沙基一維固結(jié)理論㈡、固結(jié)微分方程的建立:

令:

則:—豎向固結(jié)系數(shù)，cm2/s。

90*㈢、固結(jié)微分方程的求解：對(duì)幾種簡(jiǎn)單初始及邊界條件對(duì)

求解:⒈土層單面排水：

P1排水面邊界處應(yīng)力，P2不排面邊界處應(yīng)力91*㈢、固結(jié)微分方程的求解92*四、地基沉降與時(shí)間的關(guān)系㈠.固結(jié)度

⒈基本概念：

固結(jié)度：某深度處一點(diǎn)在t時(shí)刻豎向有效應(yīng)力與起始孔隙水壓力p的比值。⒉起始超孔隙水壓力沿深度線(xiàn)性分布情況下的固結(jié)度⑴.單面排水：

93*四、地基沉降與時(shí)間的關(guān)系α=1時(shí)，即為“O”型，超孔隙水壓力矩形分布，將α=1代入上式得：α=0時(shí)，即為“1”型，超孔隙水壓力△形分布，將α=0代入上式得：當(dāng)α≠0，α≠1時(shí)：94*四、地基沉降與時(shí)間的關(guān)系⑵.雙面排水：時(shí)間因素中，H為固結(jié)土層厚度的一半。因此，Ut與α大小無(wú)關(guān)，p107圖5-26中給出幾種起始孔壓力分布情況，上圖為簡(jiǎn)化的線(xiàn)性分布，下圖為實(shí)際分布。95*四、地基沉降與時(shí)間的關(guān)系96*四、地基沉降與時(shí)間的關(guān)系⒊固結(jié)度計(jì)算的討論：

固結(jié)度：其中↑，也↑；s→=s終。⑴.滲透系數(shù)越大，土越易固結(jié)，孔隙排水越快。⑵.越大，土壓縮性越小，越易固結(jié)，∵土骨架壓縮變形小，土骨架承擔(dān)荷載大，孔隙體積無(wú)需變化太大。⑶.t越長(zhǎng)，固結(jié)越充分。⑷.滲流路徑H越大，孔隙水排出越慢，固結(jié)也越慢。97*五、利用沉降觀測(cè)資料推算后期沉降與時(shí)間的關(guān)系

上面理論計(jì)算未必完全與實(shí)際相符，因此該方法具有重要意義與實(shí)用價(jià)值。該方法是一種經(jīng)驗(yàn)方法。1.對(duì)數(shù)曲線(xiàn)法：按太沙基一維固結(jié)理論：選用：用A、B待定系數(shù)代替(1)中的常數(shù)。t=0時(shí)，對(duì)應(yīng)的是指施工期1/2時(shí)的點(diǎn)。在曲線(xiàn)上取三點(diǎn)：t1、s1，t2、s2，t3、s3。即可求出A、B及s∞三個(gè)值，或不同t時(shí)刻對(duì)應(yīng)的s。98*2.雙曲線(xiàn)法推算公式：演變：

令：、代入上式得：

以為縱坐標(biāo)，以t為橫坐標(biāo)，即為回歸曲線(xiàn)。99*2.雙曲線(xiàn)法從圖中可求出、，則可求出及。從而推導(dǎo)出后期的st－t關(guān)系。用實(shí)測(cè)資料推算建筑物沉降s與時(shí)間t的關(guān)系，必須有足夠長(zhǎng)的時(shí)間觀測(cè)資料，才能得到比較可靠的st－t關(guān)系。100*四、地基沉降與時(shí)間的關(guān)系4.固結(jié)計(jì)算中存在的一些問(wèn)題：⑴.假設(shè)水滲流附合達(dá)西定律，但沒(méi)有考慮水頭梯度i，小于起始梯度i0時(shí)水不會(huì)發(fā)生滲流。⑵.假定滲透系數(shù)k不變與實(shí)際情況有誤差，∵e↓，k也↓。⑶.假定全部固結(jié)過(guò)程中壓縮系數(shù)α不變，與室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)不符。⑷.實(shí)際土層邊界條件十分復(fù)雜，不可能如理論上假定的那么簡(jiǎn)單。⑸.各種指標(biāo)來(lái)源，不可能十分滿(mǎn)意地反映土的實(shí)際情況。101*五、用原位壓縮曲線(xiàn)計(jì)算最終沉降量

根據(jù)e—lgp曲線(xiàn)修正后得到的原位壓縮曲線(xiàn)，計(jì)算沉降量。原位壓縮曲線(xiàn)由折線(xiàn)組成，由Ccf

(原位壓縮指數(shù))、Ce

(分層土的壓縮指數(shù))計(jì)算即可，計(jì)算較簡(jiǎn)單；原位壓縮曲線(xiàn)能直觀地反映前期固結(jié)壓力pc，從而可考慮應(yīng)力歷史對(duì)沉降的影響。102*㈠、正常固結(jié)土的沉降計(jì)算：

.——第i層土自重應(yīng)力的平均值；

——第i層土附加應(yīng)力的平均值；

——第i層土的初孔隙比；

——第i層土原位壓縮指數(shù)。103*㈡、欠固結(jié)土的沉降計(jì)算：欠固結(jié)土的沉降計(jì)算可近似按正常固結(jié)土計(jì)算，但必須考慮自重應(yīng)力引起的沉降。最終沉降=附加應(yīng)力沉降+自重應(yīng)力沉降(尚未固結(jié)的沉降。

——第i層土前期固結(jié)壓力的平均值；

——各分層土平均附加應(yīng)力。104*㈢、超固結(jié)土的沉降計(jì)算：超固結(jié)土中各分層土：自重應(yīng)力＜前期固結(jié)壓力。即：⑴.時(shí)：

——第i層土總孔隙比變化；

——第i層土有效應(yīng)力由現(xiàn)有平均自重應(yīng)力增至該分層土前期固結(jié)壓力時(shí)孔隙比變化：105*㈢、超固結(jié)土的沉降計(jì)算

—第i層土有效應(yīng)力由前期固結(jié)壓力增至?xí)r孔隙比變化：⑵.時(shí)：m——分層數(shù)。如果某超固結(jié)土中即有scn又有scm，則總固結(jié)壓縮量：106*本章結(jié)束107*土力學(xué)主講人:夏春xcqdj@163.com108*第六章

土的抗剪強(qiáng)度Chapter6ShearStrengthofSoil核心內(nèi)容土是如何破壞的？土的強(qiáng)度多大？如何測(cè)定土的強(qiáng)度？土的強(qiáng)度指標(biāo)如何應(yīng)用？109*1.土的工程材料特點(diǎn)碎散性 強(qiáng)度不是顆粒本身的強(qiáng)度，而是顆粒間相互作用；多相性 三相承受與傳遞荷載－有效應(yīng)力原理；天然性 土的結(jié)構(gòu)性與強(qiáng)度的復(fù)雜性?！?.1土體破壞與強(qiáng)度理論110*土的工程材料特點(diǎn)決定了土體的強(qiáng)度為抗剪強(qiáng)度土體剪切破壞內(nèi)因：碎散性土顆粒本身強(qiáng)度大于顆粒間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度（粘結(jié)和咬和），因此，土受力容易沿著顆粒接觸處相互錯(cuò)動(dòng)。土的抗剪強(qiáng)度 是土體抵抗剪切破壞的極限能力，數(shù)值上等于破壞時(shí)剪切面上的剪應(yīng)力。2.土體的強(qiáng)度特點(diǎn)§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論111*3.土體的破壞形式試驗(yàn)研究和工程實(shí)例表明：

土體的破壞形式為剪切破壞工程實(shí)際中土體的破壞實(shí)例土坡穩(wěn)定問(wèn)題擋土墻后土體破壞地基破壞§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論112*邊坡穩(wěn)定問(wèn)題3土體的破壞形式§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論113*砂土的天然休止角3.土體的破壞形式§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論砂堆TWN沿坡方向的平衡：：天然休止角114*1994年4月30日崩塌體積400萬(wàn)方，10萬(wàn)方進(jìn)入烏江死4人，傷5人，失蹤12人；擊沉多艘船只1994年7月2-3日降雨引起再次滑坡滑坡體崩入烏江近百萬(wàn)方；江水位差數(shù)米，無(wú)法通航。烏江武隆雞冠嶺山體崩塌115*護(hù)坡樁土壓力設(shè)計(jì)廣州市亞洲大酒店基坑工程116*深基坑開(kāi)挖§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論117*地基承載力問(wèn)題3.土體的破壞形式－地基的破壞§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論地基p滑裂面118*加拿大特朗斯康谷倉(cāng)

事故：1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822Ｔ谷物時(shí)，1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm24小時(shí)傾斜26°53ˊ西端下沉7.32m

東端上抬1.52m上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論3.土體的破壞形式－地基的破壞概況：長(zhǎng)59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個(gè)圓筒倉(cāng)。鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋深3.66m。1911年動(dòng)工，1913年完工，自重20000T。119*現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)測(cè)定樁基礎(chǔ)承載力§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論120*5.1.1土的抗剪強(qiáng)度§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論土壓力邊坡穩(wěn)定地基承載力擋土結(jié)構(gòu)物破壞各種類(lèi)型的滑坡地基的破壞核心強(qiáng)度理論121*第6章土的抗剪強(qiáng)度第1節(jié)概述土的抗剪強(qiáng)度：

土體承受外荷產(chǎn)生剪應(yīng)力的極限值?；蛲馏w抵抗剪切破壞的極限能力。剪力↑→土體變形↑→導(dǎo)致沿滑動(dòng)面破壞。所以，土的強(qiáng)度問(wèn)題——實(shí)質(zhì)是土的抗剪強(qiáng)度問(wèn)題。122*第6章土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度是土體抵抗剪切破壞的極限能力。

土的抗剪強(qiáng)度對(duì)地基承載力、擋土墻土壓力和土坡穩(wěn)定等問(wèn)題產(chǎn)生直接影響。土的抗剪強(qiáng)度一般可分為兩部分：一部分與顆粒間法向應(yīng)力有關(guān)，通常呈正比例關(guān)系，其本質(zhì)是摩擦力；另一部分是與法向應(yīng)力無(wú)關(guān)的土粒之間的粘結(jié)力，通常稱(chēng)為粘聚力。123*第2節(jié)土的強(qiáng)度理論與強(qiáng)度指標(biāo)

一、抗剪強(qiáng)度的庫(kù)倫定律1776年法工程師庫(kù)倫，根據(jù)砂土試驗(yàn)，將土剪切強(qiáng)度表達(dá)為滑動(dòng)面上法向總應(yīng)力的函數(shù)。式中：——法向應(yīng)力，kPa——土內(nèi)摩擦角。后來(lái)庫(kù)倫又對(duì)粘性土進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)：

式中：c——土的粘聚力(內(nèi)聚力)。124*C和稱(chēng)為抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。影響因素土的抗剪強(qiáng)度的內(nèi)在因素外在因素：試驗(yàn)時(shí)的排水條件等因素顆粒間的有效法向應(yīng)力土的孔隙比125*表達(dá)方法土的抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力法：總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)有效應(yīng)力法：有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)126*二、土的抗剪強(qiáng)度的構(gòu)成砂土：由內(nèi)摩阻力構(gòu)成。粘土：由內(nèi)摩阻力和粘聚力構(gòu)成。1.土內(nèi)摩阻力：由土顆粒間的咬合力產(chǎn)生，土越密實(shí)咬合力越大，一般土顆粒越大，內(nèi)摩擦角ψ也越大。中、粗礫砂土：內(nèi)摩擦角一般在ψ=320～400

粉砂、細(xì)砂土：內(nèi)摩擦角一般在ψ=280～360

粘性土：內(nèi)摩擦角變化較大，一般在ψ=00～300127*二、土的抗剪強(qiáng)度的構(gòu)成2.粘聚力：①.原始粘聚力：土顆粒間水膜受相鄰?fù)亮ｋ姺肿右Χ?，土被壓密，其引力增大，土結(jié)構(gòu)破壞，其喪失一些，但隨時(shí)間又會(huì)部分或全部恢復(fù)。②.固化粘聚力：由土中化合物膠結(jié)作用形成的。土結(jié)構(gòu)破壞，固化粘聚力不能恢復(fù)。③.毛細(xì)粘聚力：由土體內(nèi)毛細(xì)壓力引起的，一般忽略不計(jì)。128*第3節(jié)莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論一、土的強(qiáng)度理論——極限平衡理論

也稱(chēng)——莫爾—庫(kù)倫強(qiáng)度理論理論分析和試驗(yàn)研究表明：各種破壞理論中，對(duì)土最適用的是莫爾—庫(kù)倫強(qiáng)度理論。

Mohr.1910年提出：1.材料的破壞是剪切破壞。2.任何面上的抗剪強(qiáng)度，是該面上法向應(yīng)力的函數(shù)。3.材料任何面上的抗剪應(yīng)力達(dá)到該材料抗剪強(qiáng)度時(shí)，便發(fā)生剪切破壞。129*

莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論

莫爾提出：材料的破壞為剪切破壞，當(dāng)任一平面上的剪應(yīng)力等于材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)該點(diǎn)就發(fā)生破壞，破壞面上的剪應(yīng)力f是該面上法向應(yīng)力的函數(shù)

此函數(shù)在f-坐標(biāo)中是一條曲線(xiàn)，稱(chēng)為莫爾包線(xiàn)（抗剪強(qiáng)度包線(xiàn)）,如下圖實(shí)線(xiàn)所示。130*

莫爾包線(xiàn)表示材料在不同應(yīng)力作用下達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)面上法向應(yīng)力與剪應(yīng)力f的關(guān)系。莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論131*

理論分析和實(shí)踐都證明，莫爾理論對(duì)土比較合適，土的莫爾包線(xiàn)通?？梢越频赜弥本€(xiàn)代替（如上圖的虛線(xiàn)所示），該直線(xiàn)的方程就是庫(kù)倫公式表示的方程。

用庫(kù)倫公式表示莫爾包線(xiàn)的強(qiáng)度理論稱(chēng)為莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論。

當(dāng)土體中任意一點(diǎn)在某一平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，就發(fā)生剪切破壞。莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論132*莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論現(xiàn)僅以平面問(wèn)題作為研究對(duì)象：由力平衡條件：

133*莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論由力平衡條件：聯(lián)立上述二方程可得：

134*莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論利用σ、τ與σ1、σ3之間的關(guān)系可畫(huà)出莫爾應(yīng)力圓：圓上任意一點(diǎn)A(σ、τ)應(yīng)力狀態(tài)σ、τ，可由(1)、(2)式計(jì)算。莫爾應(yīng)力圓作圖：①.以σ1-σ3為直徑。②.以為圓心，作圖。135*莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論莫爾圓與抗剪強(qiáng)度包線(xiàn)的關(guān)系：把土抗剪強(qiáng)度包線(xiàn)——近似庫(kù)倫公式直線(xiàn)與莫爾圓畫(huà)在同一圖上：莫爾圓Ⅰ與強(qiáng)度包線(xiàn)相離，表示土尚未達(dá)到強(qiáng)度極限——安全狀態(tài)。莫爾圓Ⅱ與強(qiáng)度包線(xiàn)相切，表示土達(dá)到強(qiáng)度極限——極限平衡狀態(tài)。莫爾圓Ⅲ與強(qiáng)度包線(xiàn)相割，表示土體超過(guò)極限強(qiáng)度，土體已剪切破壞，事實(shí)上相割的應(yīng)力狀態(tài)是不存在的。136*粘性土極限平衡條件某點(diǎn)剪切破壞時(shí)破裂面與大主應(yīng)力作用面夾角α及與大小主應(yīng)力的關(guān)系：137*

由圖可知：∴破裂角：∵∴將上式化簡(jiǎn)及三角函數(shù)變換可得：——土的極限平衡條件：粘性土極限平衡條件138*粘性土極限平衡條件將上式化簡(jiǎn)及三角函數(shù)變換可得：——土的極限平衡條件：破裂面與大主應(yīng)力夾角：當(dāng)為非粘性土?xí)r：c=0139*

無(wú)粘性土的極限平衡條件為破壞面與大主應(yīng)力面的夾角為:140*極限平衡條件綜上所述：⑴.土處極限平衡狀態(tài),大小主應(yīng)力σ1、σ3及抗剪指標(biāo)c、ψ應(yīng)滿(mǎn)足上式關(guān)系。⑵.剪切破裂面不是發(fā)生在剪應(yīng)力最大的作用面上(α=450)，而是發(fā)生在與主應(yīng)力作用面夾角。⑶.同一種土同不同的大小主應(yīng)力組合下受剪破壞，得到幾個(gè)莫爾圓，其公切線(xiàn)即為強(qiáng)度包線(xiàn)，實(shí)際為曲線(xiàn)，但近似為直線(xiàn)。141*極限平衡條件142*第4節(jié)抗剪強(qiáng)度的測(cè)定方法

測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的方法有多種。的室內(nèi)方法測(cè)定土抗剪強(qiáng)度直接剪切試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)143*一.直剪試驗(yàn)與庫(kù)倫公式直剪試驗(yàn)試驗(yàn)儀器：直剪儀土樣N透水石透水石上盒T頂帽下盒剪切面直剪儀§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論144*一.直剪試驗(yàn)與庫(kù)倫公式直剪試驗(yàn)試驗(yàn)儀器：直剪儀直剪儀§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論145*146*

直剪儀(圖2)147*PT土樣下盒上盒面積A

法向應(yīng)力：

剪應(yīng)力：

剪切變形一.直剪試驗(yàn)與庫(kù)倫公式直剪試驗(yàn)§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論148*一.直剪試驗(yàn)與庫(kù)倫公式直剪試驗(yàn)試驗(yàn)的位移-剪應(yīng)力曲線(xiàn)強(qiáng)度包線(xiàn)不同正應(yīng)力下的直剪試驗(yàn)f123123§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論P(yáng)T土樣下盒上盒面積A149*一.直剪試驗(yàn)與庫(kù)倫公式庫(kù)倫公式無(wú)粘性土

粘性土

土的抗剪強(qiáng)度 摩擦強(qiáng)度－正比于正應(yīng)力 粘聚強(qiáng)度－與所受壓力無(wú)關(guān)

無(wú)粘性土一般c=0

抗剪強(qiáng)度指標(biāo)§5.1土體破壞與強(qiáng)度理論150*對(duì)同一種土至少取3-4個(gè)平行試樣，分別在不同垂直壓力下剪切破壞，一般可取垂直壓力為100、200、300、400kPa，將試驗(yàn)結(jié)果繪制抗剪強(qiáng)度f(wàn)與相應(yīng)垂直壓力的關(guān)系圖。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于粘性土f~基本上呈直線(xiàn)關(guān)系，直線(xiàn)方程可用庫(kù)倫公式表示；無(wú)粘性土，f~是通過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。應(yīng)變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理：151*一、直接剪切試驗(yàn)應(yīng)變控制式：以等速水平推動(dòng)試樣產(chǎn)生位移，并測(cè)相應(yīng)的剪應(yīng)力(我國(guó)普遍采用)。應(yīng)力控制式：對(duì)試樣分級(jí)施加水平力，測(cè)相應(yīng)位移。剪切應(yīng)力τ與剪切位移δ之間的關(guān)系曲線(xiàn)當(dāng)曲線(xiàn)出現(xiàn)峰值時(shí)，取峰值的剪應(yīng)力作為法向應(yīng)力σ下的抗剪強(qiáng)度τf

。當(dāng)無(wú)峰值時(shí)，取δ=2mm時(shí)對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力為法向應(yīng)力σ下的抗剪強(qiáng)度τf

。

152*一、直接剪切試驗(yàn)4.同一種土σ—τ(法向應(yīng)力—抗剪強(qiáng)度)近似曲線(xiàn)為直線(xiàn)。同一種土取3—4個(gè)土樣，在不同法向應(yīng)力σ下剪切破壞，并繪制σ—τ曲線(xiàn)：153*一、直接剪切試驗(yàn)工程設(shè)計(jì)所需的強(qiáng)度指標(biāo)試驗(yàn)方法必須與現(xiàn)場(chǎng)情況相結(jié)合。如：①.軟土地基快速回填的路基，加荷速度快、土滲透性低、土來(lái)不及排水。要求：不排水條件下剪切試驗(yàn)。②.由于施工周期長(zhǎng)、加載慢、排水充分。要求：排水條件下剪切試驗(yàn)。154*一、直接剪切試驗(yàn)5.直接剪切試驗(yàn)方法：包括：快剪、固結(jié)快剪、慢剪快剪試驗(yàn)：

即不排水剪切試驗(yàn)，3～5min結(jié)束，施加豎向力后立即以剪切速率0.8mm/min快速施加水平剪應(yīng)力，對(duì)于粘性土滲透系數(shù)k<10-5cm/s，土來(lái)不及排水，得到的土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用、表示。固結(jié)快剪：

施加豎向壓力后立即排水，待排水固結(jié)穩(wěn)定后以0.08mm/min快速施加水平剪應(yīng)力；只適用k<10-6cm/s的粘性土，用、表示。155*一、直接剪切試驗(yàn)慢剪：施加豎向壓力后充分排水，待排水固結(jié)穩(wěn)定后以0.02mm/min快速施加水平剪應(yīng)力；試樣受剪過(guò)程一直充分排水和產(chǎn)生體積變形，用、表示。6.直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：儀器構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，能滿(mǎn)足一般工程需要，故廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)：①.剪切面被限定，不是沿土樣最溥弱面剪切破壞。②.剪切面上下應(yīng)力分布不均勻，且豎向荷載會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。③.試驗(yàn)時(shí)，剪切面逐漸縮小。④.試驗(yàn)時(shí)，不能?chē)?yán)格控制排水條件。⑤.試驗(yàn)時(shí)，若上下盒之間夾有砂粒，結(jié)果偏大。156*二、三軸壓縮試驗(yàn)

三軸壓縮儀的試驗(yàn)原理：對(duì)同一種土至少取3個(gè)平行試樣，分別在不同周?chē)鷫毫?下剪切破壞，將試驗(yàn)結(jié)果繪制為若干個(gè)極限應(yīng)力圓。根據(jù)莫爾-庫(kù)倫理論，這一組極限應(yīng)力圓的公共切線(xiàn)即為土的抗剪強(qiáng)度包線(xiàn)，可近似取為一條直線(xiàn)，直線(xiàn)的方程即為庫(kù)倫公式所表示的方程。157*三軸壓縮試驗(yàn)是測(cè)定土抗剪強(qiáng)度的—種較為完善的方法。三軸壓縮儀由壓力室、軸向加荷系統(tǒng)、施加周?chē)鷫毫ο到y(tǒng)、孔隙水壓力量測(cè)系統(tǒng)等組成，158*⑴.先施加圍壓σ3；⑵.再施加垂直壓力△σ1，則：⑶.土樣可以沿破壞，與實(shí)際更接近；⑷.不僅可控制排水，還可測(cè)孔隙壓力，能測(cè)排水量和孔隙壓力變化情況；⑸.可測(cè)體積變化。二、三軸壓縮試驗(yàn)159*0c三軸壓縮試驗(yàn)原理160*二、三軸壓縮試驗(yàn)三軸試驗(yàn)方法不固結(jié)不排水(UU)

施加圍壓σ3后隨即施加豎向荷載△σ1，至始至終不排水，土的含水量始終不變。用以摸擬飽和軟粘土快速加載情況，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用、表示。161*二、三軸壓縮試驗(yàn)固結(jié)不排水(CU)

施加圍壓時(shí)排水，充分排水固結(jié)，待固結(jié)穩(wěn)定后關(guān)閉排水閥門(mén)后，再施加豎向荷載△σ1。適用地基竣工后基本固結(jié)，使用期間突然增加荷載，用、表示。162*163*二、三軸壓縮試驗(yàn)固結(jié)排水(CD)施加圍壓時(shí)排水固結(jié)，穩(wěn)定后在排水條件下慢慢施加豎向荷載(偏力)△σ1，土樣始終處于排水狀態(tài)，孔隙水壓力能完全消散(u=0)，用、表示。適用于施工期——加載速度較慢的情況。164*二、三軸剪切試驗(yàn)三軸儀壓力室加壓系統(tǒng)圍壓軸壓孔壓量測(cè)系統(tǒng)或排水系統(tǒng)§5.2土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定試驗(yàn)試樣圍壓

力3閥門(mén)閥門(mén)馬達(dá)橫梁量力環(huán)百分表量水管孔壓量測(cè)165*二、三軸剪切試驗(yàn)試樣壓力室壓力水排水管閥門(mén)軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽(1-)三軸壓縮試驗(yàn)

常規(guī)試驗(yàn)圍壓不變

試驗(yàn)方法制樣施加周?chē)鷫毫κ┘迂Q向附加應(yīng)力直至試樣破壞§5.2土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定試驗(yàn)166*二、三軸剪切試驗(yàn)土試樣三軸試樣的應(yīng)力狀態(tài)三軸壓縮試驗(yàn)試樣是軸對(duì)稱(chēng)應(yīng)力狀態(tài)

豎向應(yīng)力z是大主應(yīng)力1； 徑向與切向應(yīng)力總是相等，

r=，亦即2=3§5.2土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定試驗(yàn)167*二、三軸剪切試驗(yàn)三軸試驗(yàn)剪切過(guò)程中的莫爾圓變化量測(cè)系統(tǒng)可以量測(cè)孔壓變化或體積變化(1-)f3f§5.2土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定試驗(yàn)168*三軸試驗(yàn)結(jié)果的整理與表達(dá)同一種土，施加總應(yīng)力σ相同，試驗(yàn)方法不同(控制排水條件不同)，所得的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、ψ不同。土中某點(diǎn)總應(yīng)力：∴土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果有兩種表達(dá)方法：總應(yīng)力法：有效應(yīng)力法： 、——為有效粘聚力、有效內(nèi)摩擦角?！嗖徽撃姆N方法只要能準(zhǔn)確測(cè)出土樣破壞時(shí)孔隙壓力μ，上述兩式計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是相同的。169*三軸試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①.能?chē)?yán)格控制排水條件，與實(shí)際更接近。并能測(cè)排水量及孔隙水壓力的變化。②.應(yīng)力狀態(tài)較明確，破裂面在最溥弱處。③.結(jié)果比較可靠，重要工程必須用三軸試驗(yàn)測(cè)土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。缺點(diǎn)：①.操作復(fù)雜。②.主應(yīng)力σ2=σ3，與實(shí)際不完全一致，目前已出現(xiàn)真三軸儀；即σ1≠σ2≠σ3。170*二、三軸剪切試驗(yàn)試驗(yàn)類(lèi)型固結(jié)排水(CD)

施加圍壓充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散； 閥門(mén)打開(kāi)，慢慢施加軸向應(yīng)力差以避免產(chǎn)生超靜孔壓固結(jié)不排水(CU)

施加圍壓充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散； 關(guān)閉閥門(mén)，很快剪切破壞不固結(jié)不排水(UU)

關(guān)閉閥門(mén)，施加圍壓3

關(guān)閉閥門(mén)，很快剪切破壞§5.2土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定試驗(yàn)171*

對(duì)于一般的工程問(wèn)題采用總應(yīng)力分析法，其指標(biāo)和測(cè)試方法的選擇原則如下：

1.若建筑物施工速度較快，而地基土的透水性和排水條件不良時(shí)，可采用三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)或直剪的快剪試驗(yàn)結(jié)果；

2.若地基上荷載的增加速率較慢，而地基土的透水性較高且排水條件較佳時(shí)，則可以采用固結(jié)排水或慢剪試驗(yàn)的結(jié)果；三軸試驗(yàn)結(jié)果的整理與表達(dá)172*

3.若實(shí)際工況介于上兩種情況之間，可用固結(jié)不排水或固結(jié)快剪的試驗(yàn)結(jié)果；

4.由于實(shí)際加荷條件和土性的復(fù)雜性，而且在建筑物的施工和使用過(guò)程中都要經(jīng)歷不同的固結(jié)狀態(tài)，因此，確定強(qiáng)度指標(biāo)還應(yīng)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)。三軸試驗(yàn)結(jié)果的整理與表達(dá)173*三、無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)1.試驗(yàn)儀器2.試驗(yàn)方法

試驗(yàn)時(shí)將試樣放在無(wú)側(cè)限壓縮儀中，在保持側(cè)向應(yīng)力為0的情況下很快施加豎直壓力直至破壞(5-15分鐘)3.評(píng)價(jià)只能得到一個(gè)破壞應(yīng)力圓適于測(cè)飽和粘性土的原狀不排水強(qiáng)度可用來(lái)測(cè)土的靈敏度相當(dāng)于3＝0的不固結(jié)不排水三軸剪切試驗(yàn)§5.2土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定試驗(yàn)174*三、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)實(shí)際是三軸試驗(yàn)的一種特殊情況，即圍壓σ3=0時(shí)的三軸試驗(yàn)，又稱(chēng)單軸試驗(yàn)。實(shí)際相當(dāng)σ3=0，不排水剪切。175*三、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，只能作一個(gè)極限應(yīng)力圓（1=qu

、3=0），對(duì)于一般粘性土就無(wú)法作出破壞包線(xiàn)，對(duì)于飽和粘性土，根據(jù)三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)的結(jié)果，其破壞包線(xiàn)接近于一條水平線(xiàn)，即u=0。如僅需測(cè)定飽和粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度，就可以利用比較簡(jiǎn)單的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)代替三軸試驗(yàn)。176*三、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)排水剪切只能作一個(gè)極限應(yīng)力圓

——無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度根據(jù)三軸試驗(yàn)不固結(jié)不排水試驗(yàn)結(jié)果，其飽和粘土破壞包線(xiàn)近似水平線(xiàn)，ψu(yù)=0(飽和粘土三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)中ψu(yù)=0)。適用：飽和粘土不固結(jié)不排水試驗(yàn)。177*三、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)利用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)可測(cè)定粘土的靈敏度St：

——原狀土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，kPa。

——重塑土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，kPa。低靈敏度土：St1～2；中靈敏度土：St2～4；高靈敏度土：St

＞4。

St越大，土結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，受擾動(dòng)后強(qiáng)度↓越大，對(duì)工程越不利。178*四、十字板扭剪試驗(yàn)試驗(yàn)方法：

鉆孔到指定的土層，插入十字形的探頭；通過(guò)施加的扭矩計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度。一般適用于測(cè)定軟粘土的原位不排水強(qiáng)度指標(biāo)§5.2土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定試驗(yàn)179*四、十字板剪切試驗(yàn)室內(nèi)的抗剪強(qiáng)度測(cè)試要求取得原狀土樣，由于試樣采取、運(yùn)送、保存和制備等不可避免地受到擾動(dòng)，含水量也很難保持，特別對(duì)高靈敏度的軟粘土，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的精度就受到影響。因此，十字板剪切試驗(yàn)不需取原狀土樣，試驗(yàn)時(shí)的排水條件，受力狀態(tài)與土所處的天然狀態(tài)比較接近，對(duì)于很難取樣的土尤為適用。適用：適用難于取樣，或取樣后不能保持原有形狀的軟粘土，如現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定飽和粘土的原位不排水抗剪強(qiáng)度，特別適用均勻飽和軟粘土。

180*

十字板扭剪試驗(yàn)十字板測(cè)定抗剪強(qiáng)度τ+相當(dāng)內(nèi)摩擦角ψ=0時(shí)的粘聚力；測(cè)試結(jié)果與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度相近。M——剪切破壞時(shí)的扭矩。特點(diǎn)：不用取樣，土擾動(dòng)小，軟土中含溥粉砂，結(jié)果偏大。M2M1vhHD§5.2土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定試驗(yàn)181*第5節(jié)孔隙壓力系數(shù)A、B土中孔隙壓力不僅由法向應(yīng)力產(chǎn)生，剪應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生孔隙壓力的增加。由試驗(yàn)和理論分析得孔隙壓力：A、B——為不同應(yīng)力條件下的孔隙壓力系數(shù)。對(duì)上式推導(dǎo)說(shuō)明A、B的物理意義；六面體中：σz=σ1

σx=σ3

σy=σ2對(duì)于不等向應(yīng)力條件，可分解為等向應(yīng)力及不等向偏應(yīng)力，分別予以疊加。182*183*184*孔隙壓力系數(shù)A、B

B——是在各向等應(yīng)力條件下求出的孔隙壓力系數(shù)；飽和土孔隙充滿(mǎn)水，一般認(rèn)為Cv=0，此時(shí)B=1

對(duì)于干土，孔隙壓縮性認(rèn)為近似無(wú)窮大。即：Cv→∞，則B=0

非飽和土：B=0～1之間。185*孔隙壓力系數(shù)A、B186*孔隙壓力系數(shù)A、B187*孔隙壓力系數(shù)A、B188*孔隙壓力系數(shù)A、B189*孔隙壓力系數(shù)A、B實(shí)際工程中主要關(guān)注土被剪壞時(shí)的孔隙壓力系數(shù)Af

，測(cè)土剪破時(shí)孔隙壓力μf

，相應(yīng)強(qiáng)度值(σ1-σ3)f。則：(1)A不是常數(shù),與應(yīng)力歷史.應(yīng)變大小及加荷方式有關(guān),(2)A取決于偏應(yīng)力引起的體積變化.(3)高壓縮性土A較大.(4)超固結(jié)土剪應(yīng)力下會(huì)發(fā)生體積膨脹,產(chǎn)生負(fù)空隙壓力,A則為負(fù)值190*總結(jié)抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)選用目前試驗(yàn)手段：三軸壓縮試驗(yàn)和直接剪性試驗(yàn),它們各有三重試驗(yàn)方法

直剪試驗(yàn)包括：①.快剪(不排水剪)②.慢剪(排水剪)③.固結(jié)快剪；三軸壓縮試驗(yàn)包括：①.不固結(jié)不排水UU(與直剪中快剪對(duì)應(yīng))②.固結(jié)不排水CU(與直剪中固結(jié)快剪對(duì)應(yīng))③.固結(jié)排水剪CD(與直剪中慢剪對(duì)應(yīng))。191*總結(jié)有效應(yīng)力法__有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)應(yīng)總應(yīng)力法__總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)應(yīng)只要空隙水壓力能測(cè)定，或能計(jì)算出,宜用有效應(yīng)力法，采用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，空隙水壓力由三軸試驗(yàn)確定。有效應(yīng)力法：概念明確，指標(biāo)穩(wěn)定合理。有效應(yīng)力法__三軸固結(jié)排水或固結(jié)不排水方法測(cè)孔隙水壓力。192*總結(jié)⑴.不固結(jié)不排水__外力全部由水壓承擔(dān)，土樣保持初始狀態(tài)，此時(shí)土的強(qiáng)度為土的天然強(qiáng)度；⑵.固結(jié)不排水__固結(jié)應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，施加偏應(yīng)力又產(chǎn)生了孔隙壓力。只有實(shí)際工程中土的有效應(yīng)力狀況與上述情況相對(duì)應(yīng)時(shí)，采用上述試驗(yàn)方法和相應(yīng)指標(biāo)才是合理的。193*總結(jié)①.可能發(fā)生快速加荷的正常固結(jié)粘土，土路基進(jìn)行短期穩(wěn)定分析時(shí)__采用不固結(jié)不排水強(qiáng)度指標(biāo)。②.土層厚、滲透性小，施工快的施工期或竣工時(shí)__采用不固結(jié)不排水強(qiáng)度指標(biāo)。③.土層薄、滲透性大，施工慢工程竣工時(shí)__采用固結(jié)不排水強(qiáng)度指標(biāo)或固結(jié)排水。194*總結(jié)(3).有些工程情況不明確：如加荷快慢？土層厚薄？加荷大??？加荷過(guò)程？都不是很明確。這時(shí)要利用經(jīng)驗(yàn)判斷，采用哪種強(qiáng)度指標(biāo)；三軸試驗(yàn)條件是理想化的室內(nèi)試驗(yàn)條件，與實(shí)際有一定的差距，所以采用強(qiáng)度指標(biāo)要結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。(4).直接剪切試驗(yàn)：簡(jiǎn)單、方便、應(yīng)用廣；但不能控制排水條件，不能沿最